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主要内容

金属的性质

金属的性质以及我们如何使用电子"海"模型来解释它们的性质。 Sal Khan 创建

视频字幕

在这个视频里 想讨论一下什么是金属, 或者自然界的金属。 首先,我们来想一下 我们在日常生活中见到的金属, 或者我们认为是金属的东西。 最典型的被看做金属, 或者我们通常所说的 ”嘿,这是金属。“ 或者”这是金属物“ 的东西。 像铁,或者镍,铜,银,金, 或者铝,至少在我看来, 这些元素是我首先能想到的。 我以前见过这些东西, 我觉得它们都像金属。 但是想想这些元素的本质, 还有我们将见到的其他在元素周期表上的元素, 这些都将给我们揭示金属的本质。 我们如何总结金属的性质? 一点是这些东西可以闪闪发光。 这些东西都倾向有光泽。 当光照在这些东西上的时候它们会发出光泽。 它们不会发出暗淡的颜色。 它们看起来就像金属。 有时候这个词就是专门描述金属的。 它有金属光泽。 另一件我们与金属联系起来的事是 它们倾向于高密度。 如果我起一块金属,并且扔进水里, 我能想想到它会下沉,而不是浮在水面上 我们还可以联想到金属会具有高熔点, 在室温下它们通常会呈固态。 室温下呈固态。 我们来看看,这些属性适用于 除汞这一种金属以外的所有金属。 汞有金属光泽,但是在室温下, 你没准了解,它是液态。 另外一个可以同金属联系在一起的事是 我可以用它们做东西。 我可以把他们拉伸,塑造成不同形状。 我想到铝箔纸, 我可以弯它,而且它不会碎。 我可以把它弯曲塑造成不同形状。 甚至像铁,没准要很大压力才能弯曲, 但是它们还是可以变弯,它们是有可塑性的, 并且像金、银、铜这种金属, 你能把它们塑造成不同形式的饰品。 如果你给它施加压力, 它会变弯而不是碎掉散落一地。 所以我们加上延展性,它们是可伸展的。 另外我想到一件跟金属有关的性质是 它们的导电性都很好。 导电性。 在日常生活中你如果打开你的电子设备, 你可以看到电线大都是铜制的。 或者有的电子元件是其他金属像金,银,或者其他金属。 考虑到这些性质都是与金属有关, 让我们想一下在原子级别下, 是什么赋予了这些元素这些性质。 我是这么想的,让我们先来看看铜。 让我们想象一下一块铜在原子等级下。 比如说这是铜的原子核, 并且它有自己的电子海, 在不同轨道上有很多电子。 我们稍后将介绍电子海, 或者我应该说这是一种电子云。 这是电子云。 电子在电子云中跃迁。 这种是一种概率密度, 或者说电子有一定的概率在电子云中的任意一点。 让我们来想像一下一块铜块, 你有一堆这种东西, 你有一堆这些东西聚在一起, 它们组成固体。 金属之所以有延展性, 能做类似导电之类的事, 是因为电子的运动。 事实上是它们想互相分享电子。 在电子被互相分享的情况下,你可以想象一下 这是一个铜原子,然后这是另一个, 让我们这么说,它们互相分享电子, 这让电流或者说电子的流动成为可能。 如果这些电子松散的连在一起, 并且你制造一个几伏的电位差, 假设你制造了一个电位差, 这一边偏负极,这边偏正极, 这些电子就有远离负电荷,移向正电荷。 如果他们之间的化学键相对松散, 他们可以从一个电子云移动到另一个。 你就会得到一个一般意义上的电子海。 让我把这个写下来。 一个电子海可以是使金属具有导电性, 这就是为什么你看到很多电线是铜制的。 电子云还是金属具有延展性的原因。 如果一个人在这边施加很大大压力, 在另一边也施加很大压力, 坚硬的东西就会碎裂,崩塌,对,就在这断开, 但是因为有电子海,金属具有了延展性。 这部分没准就只是往下弯一点,那部分没准往上弯一点 但是它们不会,金属键不会断裂。 所以金属被赋予这些性质, 更多是来自原子之间的自发电子分享, 要生成电子海,我建议你暂停这个视频, 然后想一下周期表上哪个元素更倾向于这些性质, 与其他原子或元素分享电子。 这与我们想电离能还有负电性是一样的原理。 所以暂停视频。 我假设已经经过这一过程了。 哪个元素更像会与其他元素分享电子? 在元素周期表左边我们已经看到, 举个例子,第一组。 它们只有一个最外层电子。 它们很难得到电子填满最外层。 如果它们脱去一个最外层电子,就会有一种更稳定的状态。 所以它们更倾向于贡献出一个电子。 然后这些元素,它们更紧密, 如果我们来看看卤素, 它们就差一个电子就可以填满最外层电子。 它们是贪婪的,它们更想得到一个电子,倾向于负电性。 惰性气体,它们就这样了。 它们肯定不想与其他元素分享电子。它们处在稳定状态。 另外一件事我们要提到,如果我们在同一族中向下看, 原子变得原来越大。 所以铯在最外边的第55个电子结合的更松散, 这个电子,举个例子,比锂的第三个电子要远。 就像我们看到这些在左下角的元素,它们有很小的电离能。 从它们那拿走一个电子只需要不多的的能量。 这些元素更倾向分享电子,并且具有最多的金属性质。 高金属性质,高金属性质。 在右上角的元素,正相反。 它们很不容易分享电子,它们带有负电性。 它们具有高电离能, 它们不太具有电子性质。 我可以想想你脑海里没准在想, 我们从日常生活中我们想想到的金属开始, 但是我告诉的是,这些元素竟然有更高的金属性质。 但是比如钙,在我的印象或者很多人印象中, 钙是有点石灰状的,白色石灰状物质,非常坚硬, 不太具有延展性,不太好,不太有光泽,不太导电。 在我告诉你的这些基础上,比如与铝相比,这些元素有很高的金属性。 你必须告诉自己,你看到那些石灰状的的不是纯钙, 那是碳酸钙。 纯钙,事实上,这实际上是一幅纯钙的图片。 它确实有金属光泽,确实有金属的那些属性。 所以一般来说,所有这些具有高金属性的元素, 还有这些低金属性的元素, 没准让你想到,大多数元素周期表中的元素都是某种金属 如果铝是金属,那么所有这些元素将比这些元素更具有金属性。 这就是事实。 S 分区,D 分区, F 分区,它们都是金属。 p 分区中相当一部分是金属,这些通常认为是非金属。 只有这些族的元素不是金属。 这就说得通了。 惰性气体,它们是气体。 它们不是太容易反应,不形成化学键,不形成这些结构。 这些元素甚至碳,形成格子状,它们不怎么导电。 所以它们不太具有金属性,如果你想象一下钻石,钻石没准是最好的例子。 无论如何,希望这个视频能给让你稍微理解金属性还有周期表上的趋势。 高金属性,随着往右上移动,越来越少的金属性。